开关磁阻电机间接位置检测技术研究

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1、中图分类号：TM352论文编号：102870315-S054学科分类号：080801硕士学位论文开关磁阻电机间接位置检测技术研究研究生姓名张云龙学科、专业电机与电器研究方向电机与控制指导教师刘闯教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二○一五年一月INanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringSensorlessControlTechnologyofSwitchedReluctanceMotorAThesisinElectricalEngine

2、eringbyZhangYunlongAdvisedbyProfessorLiuChuangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015II南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可

3、以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：III开关磁阻电机间接位置检测技术研究摘要开关磁阻电机（SwitchedReluctanceMotor简称SRM）结构简单坚固，其定转子都是凸极结构，转子无绕组无永磁，定子上绕有集中绕组，加工工序少，周期短，成本低，特别适用于高速运行和高温、工矿等恶劣环境。但是闭环控制中位置传感器的引入，不仅增加了系统的成本和复杂性，同时降低了系统的可靠性和坚固性，因此SRM无位置传感器技术日益成为

4、各国学者关注的焦点。本文针对SRM的初始位置检测及中高速运行分别提出相应的位置估计算法，并且在中高速运行时针对脉冲丢失现象提出相应的容错估计算法，提高了本文提出的无位置传感器技术方案在实际运行环境下的可靠性与鲁棒性。针对SRM初始位置检测，在分析脉冲注入法的原理基础上，解析了在零转速时转子位置与相电感和相电流的关系，提出一种固定脉冲电流峰值，通过比较三相电流的上升时间的方法，确定SRM的初始导通相，该方法简单直接，不需要复杂的计算过程，实用性强。通过仿真和实现验证了该算法理论的正确性。针对SRM磁链特性的实测，建立了以dSPACE1104微处理器为核心，辅以机械分度仪等设备的磁链

5、特性检测平台。研究了在阶跃电压法下的磁链实测和优化过程，整个实测过程简单、方便。针对由于SRM本身结构上的特点，在最大电感位置和最小电感位置存在凸台现象导致初始定位不精确的问题，提出一种基于一相对称性的算术平均值求磁链的方法，提高了特征位置磁链的精度，为后续的无位置传感器技术方案做好铺垫。本文提出的基于特征位置的SRM间接位置检测方案是采用改进型的简化磁链法。针对传统方案通过建立转子位置-相电流-磁链几者之间关系的三维表格，给处理器带来较大负担的缺陷，本文提出了一种采用改进型指数函数磁链建模的方法，通过性能对比分析，验证了该磁链模型具有更高的精度。在分析本文所用三相12/8极SR

6、M结构特点的基础上，提出一种以15°为特征位置的单特征点无位置传感器技术方案。该方案原理简单，易实现，可以拓宽到其他不同定转子极数配比的SRM中。同时针对实验过程中，采用相间交错算法时，由于单个脉冲信号丢失，造成电机停转的现象，提出容错运行方案。该方案首先将原算法改进成采用导通相自身电磁特性，通过延迟角度，确定位置信号边沿触发脉冲的方法，然后在此基础上针对单相容错和两相容错，分别提出了适用于各自情况的容错解决方案，最后通过仿真和实验验证了上述理论的正确性。关键词：无位置传感器技术，开关磁阻电机，容错技术，磁链特性，简化磁链法。IV南京航空航天大学硕士学位论文AbstractSwi

7、tchedReluctanceMotor(SRM)isdoublysalientstructurewhichissimpleandrugged.Therotorhasnopermanentmagnetorwindingswhilethestatoriswoundwithconcentratedwinding.Owningtofewmotormanufacturingprocessingstepsandlow-coststructure,SRMisespeciallysuitabl